Question

Co₂（OH）₂CO₃和Co（CH₃COO）_2?nH₂O均是生產(chǎn)高比能鋰電池正極材料的前驅體．
（1）這兩種鈷的化合物中鈷的化合價為

 

．
（2）Co₂（OH）₂CO₃在空氣中充分加熱生成四氧化三鈷，該反應的化學方程式為

 

．
（3）為確定Co（CH₃COO）₂?nH₂O中的n值及其熱分解過程，取一定量的樣品在氮氣氛圍中加熱，樣品的固體殘留率（

固體樣品的剩余質量

固體樣品的起始質量

×100%）隨溫度的變化如圖所示（樣品在300℃前失去結晶水，圖中A、B、C、D各處固體均為純凈物，其中C、D為氧化物）．
①Co（CH₃COO）_2?nH₂O晶體中 n=

 

 （填自然數(shù)）．
②A→B點反應釋放的氣體為純凈物（由兩種元素組成），該氣體的結構簡式為

 

．
③B→C點反應釋放CO、CO₂兩種氣體，n（CO）：n（CO₂）=

 

．
④D點殘留固體的化學式為

 

．（列出上述計算過程）

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)Co₂（OH）₂CO₃和Co（CH₃COO）₂?nH₂O中已知元素的化合價判斷Co的化合價；
（2）Co₂（OH）₂CO₃在空氣中充分加熱生成四氧化三鈷，根據(jù)質量守恒定律及化合價變化判斷生成物，寫出反應的化學方程式；
（3）①Co（CH₃COO）₂?nH₂O在加熱過程中首先失去結晶水，所以A點固體為Co（CH₃COO）₂，根據(jù)樣品的固體殘留率為71.08計算出n值；
②B點剩余的為純凈物，根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出剩余固體的相對分子質量，然后設計成氣體的相對分子質量，從而可判斷該氣體名稱、結構簡式；
③根據(jù)C點樣品的固體殘留率計算出C點固體組成，然后寫出反應的方程式；
④根據(jù)D點樣品的固體殘留率計算出C點固體組成，然后判斷其組成，寫出固體殘留物的化學式．

解答： 解：（1）Co₂（OH）₂CO₃中碳酸根離子化合價為-2，氫氧根離子為-1，則Co的化合價為為：

2×1+1×2

2

=+2；Co（CH₃COO）₂?nH₂O中醋酸根離子為-1價，則Co的化合價為+2，
故答案為：+2；
（2）Co₂（OH）₂CO₃在空氣中充分加熱生成四氧化三鈷，根據(jù)化合價變化，氧氣化合價降低，則Co元素化合價升高，根據(jù)化合價變化配平可得反應的化學方程式為：3Co₂（OH）₂CO₃+O₂

△   .

2Co₃O₄+3CO₂+3H₂O，
故答案為：3Co₂（OH）₂CO₃+O₂

△   .

2Co₃O₄+3CO₂+3H₂O；
（3）①Co（CH₃COO）₂?nH₂O在加熱過程中先失去結晶水，則A點固體為：Co（CH₃COO）₂，則：

177

177+18n

=

71.08

100

，解得：n=4，
故答案為：4；
②根據(jù)①可知，原化合物為Co（CH₃COO）₂?4H₂O，相對分子質量為249，
設B點剩余固體的相對分子質量為Mr_B，則：

59.04

100

=

MrB

249

，解得：Mr_B=147，A→B固體減少的物質相對分子質量為：177-147=30，因減少的氣體是純凈物，則只能為乙烷，B處的剩余固體為CoC₂O₄，
故答案為：CH₃CH₃；
③

32.26

100

=

MrC

249

，解得：Mr_c=80.33，故C點固體為：Co₃O₄，反應的化學方程式為：3CoC₂O₄

△   .

Co₃O₄+4CO↑+2CO₂↑，
則n（CO）：n（CO₂）=2：1，
故答案為：2：1；
④

30.12

100

=

MrD

249

，解得：Mr_D=75，故D點固體為CoO，
故答案為：CoO．

點評：本題考查了探究物質組成、測量物質含量的方法，題目難度較大，正確理解題干信息及圖象曲線變化為解答關鍵，試題側重考查學生的分析、理解能力及綜合應用所學知識的能力，是一道質量較好的題目．